鈣鈦礦電池4年戶外PCE、溫度、輻照度變化趨勢

PCE夏季峰值：第 1–2 年無衰減；第 4 年累計(jì)下降≈2%。

冬季低谷：首年已低30%，四年累計(jì)冬-冬下降≈40%。

室內(nèi) STC 數(shù)據(jù)：4 年線性衰減6%/年，但受季節(jié)因素影響，戶外夏-夏僅 3%/年，冬-冬達(dá) 9%/年。

季節(jié)性影響因素

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光譜變化

（A) 不同輻照-溫度下的IMPP/ISC比值（B) 標(biāo)準(zhǔn)化夏（藍(lán)）/冬（紅）光譜（C) 基于EQE與光譜數(shù)據(jù)計(jì)算的短路電流 vs 戶外實(shí)測IMPP（D) 圖C各數(shù)據(jù)點(diǎn)的APE值分布

光譜條件是影響 PSC 性能的關(guān)鍵因素之一。戶外光譜會(huì)因季節(jié)和大氣條件而變化，而 PSC 的光譜響應(yīng)范圍較窄（約 300–800 nm），因此對(duì)光譜變化更為敏感。本文通過計(jì)算平均光子能量（APE）來量化光譜的藍(lán)光富集和紅光富集程度。結(jié)果顯示，夏季光譜藍(lán)光富集，冬季光譜紅光富集，導(dǎo)致相同輻照下 PSC 的電流差異可達(dá)約 10%。

溫度系數(shù)

（A) 圖1中4年老化電池在不同溫度下的性能；（B) 同結(jié)構(gòu)小尺寸電池（0.16 cm2）初始與老化后對(duì)比

PSC 的溫度系數(shù)（γ）通常為負(fù)值，表明其性能會(huì)隨溫度升高而下降。然而，隨著電池老化，填充因子（FF）的溫度系數(shù)變?yōu)檎?/strong>，導(dǎo)致老化后的 PSC 在夏季高溫條件下反而表現(xiàn)更好。這一現(xiàn)象與傳統(tǒng)光伏技術(shù)（如硅基太陽能電池）形成鮮明對(duì)比。

J-V 回滯與MPPT 追蹤損失

（A) 4年老化電池正向/反向掃描J-V曲線（5/25/55°C）；（B) 室內(nèi)MPPT跟蹤功率/電壓穩(wěn)定性；（C) 戶外VMPP波動(dòng)

J-V 回滯是 PSC 的常見現(xiàn)象，會(huì)影響最大功率點(diǎn)MPPT的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)表明，老化和低溫條件下 J-V 回滯顯著增加，導(dǎo)致 MPPT 追蹤質(zhì)量下降。在5 °C時(shí)，MPPT 追蹤電壓波動(dòng)超過 35%，導(dǎo)致能量損失顯著。這一效應(yīng)在冬季尤為突出，降低了 PSC 的能量產(chǎn)出。

鈣鈦礦亞穩(wěn)態(tài)效應(yīng)

A-C) 4年老化電池室內(nèi)光浸泡/暗存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)（D) 戶外日均VMPP變化

光浸泡效應(yīng)（LSE）導(dǎo)致的亞穩(wěn)態(tài)是鈣鈦礦區(qū)別于傳統(tǒng)光伏的核心因素。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，新電池在數(shù)分鐘內(nèi)即可達(dá)到光飽和狀態(tài)，但老化后的電池需要連續(xù)光照 72 小時(shí)以上才能達(dá)到飽和。此外，溫度對(duì) LSE 的影響也十分顯著。冬季低溫和低光照條件下，LSE 未飽和，導(dǎo)致電壓增益不足，性能下降。這一效應(yīng)是 PSC 季節(jié)性表現(xiàn)的主要因素。

鈣鈦礦太陽能電池的季節(jié)性變化幅度受氣候和器件特性的影響。與柏林相比，靠近赤道的地區(qū)光譜變化較小，因此光譜引起的電流差異也會(huì)減小。此外，高溫地區(qū)的低溫?fù)p失可能會(huì)減少。然而，老化和低溫下的MPPT損失可能會(huì)在更溫暖的氣候中加劇。亞穩(wěn)態(tài)是 PSC 季節(jié)性表現(xiàn)的主要因素，尤其是在冬季低溫和低光照條件下，LSE 未飽和導(dǎo)致性能下降。

鈣鈦礦最大功率點(diǎn)追蹤測試 MPPT

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鈣鈦礦最大功率點(diǎn)追蹤測試 MPPT采用A+AA+級(jí)LED太陽光模擬器作為老化光源，以其先進(jìn)的技術(shù)和多功能設(shè)計(jì)，為鈣鈦礦太陽能電池的研究提供了強(qiáng)有力的支持。

• 光源等級(jí)：A+AA+，光譜匹配度A+級(jí)，均勻性A級(jí)，長時(shí)間穩(wěn)定性A+級(jí)
• 有效光斑大小:≥250*250mm（可定制）
• 光強(qiáng)可調(diào)節(jié): 0.2-1.5sun，以0.1sun為步進(jìn)可依次調(diào)節(jié)
• 功率獨(dú)立可控：300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm

鈣鈦礦最大功率點(diǎn)追蹤測試 MPPT可以評(píng)估和量化鈣鈦礦太陽能電池在不同溫度和光照條件下的能量輸出效率，以及追蹤其在戶外實(shí)際運(yùn)行中的最大功率點(diǎn)，從而揭示季節(jié)性變化對(duì)電池性能的影響。

原文參考：Seasonality in Perovskite Solar Cells: Insights from 4 Years of Outdoor Data